非平衡ゆらぎの熱力学的体系

• 研究領域: ゆらぎと構造の協奏：非平衡系における普遍法則の確立
• 研究課題/領域番号: 25103002
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 佐々 真一 京都大学, 理学研究科, 教授 (30235238)
• 研究分担者: 中川 尚子 茨城大学, 理学部, 教授 (60311586)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 34,710千円 (直接経費: 26,700千円、間接経費: 8,010千円); 2017年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円); 2016年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2015年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円); 2014年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 熱力学 / ゆらぎ / 非平衡 / エントロピー / 統計力学 / 統計物理 / 構造 / 流体力学 / 流体

研究成果の概要

第一に、熱力学を非平衡状態に拡張することにより、熱伝導下の気液転移において過冷却気体が安定化するという新しい現象を予言した。 第２に、流体方程式などマクロなダイナミクスをミクロなゆらぎの世界から導出するなど、ミクロダイナミクスとマクロダイナミクスをつなぐ方法論を開拓した。第３に、熱力学の考えにもとづいて時系列解析を考察し、時系列におけるレプリカ対称性の破れという現象を定式化し、レアイベントサンプリングの新しい方法を提案した。第４に、熱力学的形式にもとづいて時間平均ゆらぎの異常性が生じることを示した。最後に、ネーター不変量としてのエントロピーを定式化し、エントロピーの新しい側面を見出した。

研究成果

• [国際共同研究] Queen Mary University of London(United Kingdom)
• [国際共同研究] Beijing CRC/Tsinghua University(China)
• [国際共同研究] Harvard Medical School(米国)
• [雑誌論文] Liquid-Gas Transitions in Steady Heat Conduction (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoko Nakagawa and Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 119 号: 26
  • DOI: 10.1103/physrevlett.119.260602
  • 査読あり
• [雑誌論文] 時間の対称性がつなぐミクロとマクロ (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 雑誌名: 数理科学 巻: 649 ページ: 54-60
• [雑誌論文] Gaussian white noise as a resource for work extraction (2017)
  • 著者名/発表者名: Andreas Dechant, Adrian Baule, and Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 95 号: 3
  • DOI: 10.1103/physreve.95.032132
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ｒeplica symmetry ｂｒｅａｋｉｎｇ in trajectory space for the trap ｍｏｄｅｌ (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Ueda , Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Phys. A : Math. Theor. 巻: 50 号: 12 ページ: 125001-125001
  • DOI: 10.1088/1751-8121/aa5d5e
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Universal Form of Stochastic Evolution for Slow Variables in Equilibrium Systems (2017)
  • 著者名/発表者名: Masato Itami , Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Stat. Phys. 巻: 167 号: 1 ページ: 46-63
  • DOI: 10.1007/s10955-017-1738-6
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Entropy Production of Nanosystems with Time Scale Separation (2016)
  • 著者名/発表者名: Shou-Wen Wang, Kyogo Kawaguchi, Shin-ichi Sasa, and Lei-Han Tang
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 117 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevlett.117.070601
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermodynamic entropy as a Noether invariant (2016)
  • 著者名/発表者名: S.-I. Sasa, Yuki Yokokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 116 号: 14
  • DOI: 10.1103/physrevlett.116.140601
  • NAID: 120005758231
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Replica symmetry breaking in trajectories of a driven Brownian particle (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Ueda, Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 115 号: 8 ページ: 080605-080605
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.080605
  • NAID: 120005672553
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Derivation of Stokes’s law from Kirkwood’s formula and the Green-Kubo formula via large deviation theory (2015)
  • 著者名/発表者名: Masato Itami, Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Stat. Phys. 巻: 161 号: 3 ページ: 532-552
  • DOI: 10.1007/s10955-015-1349-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Collective dynamics from stochastic thermodynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: New J. Phys. 巻: 17 号: 4 ページ: 045024-045024
  • DOI: 10.1088/1367-2630/17/4/045024
  • NAID: 120005758263
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nonequilibrium Statistical Mechanics for Adiabatic Piston Problem (2015)
  • 著者名/発表者名: Masato Itami , Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Stat. Phys. 巻: 158(37) 号: 1 ページ: 37-56
  • DOI: 10.1007/s10955-014-1115-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonequilibrium Langevin equation and effective temperature for particle interacting with spatially extended environment (2015)
  • 著者名/発表者名: T, Haga
  • 雑誌名: J. Stat. Phys. 巻: 159(3) 号: 3 ページ: 713-729
  • DOI: 10.1007/s10955-015-1195-z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Exact Equalities and Thermodynamic Relations for Nonequilibrium Steady States (2015)
  • 著者名/発表者名: Teruhisa S. Komatsu, Naoko Nakagawa, Shin-ichi Sasa, Hal Tasaki
  • 雑誌名: Journal of Statistical Physics 巻: 158 号: 6 ページ: 1195-1414
  • DOI: 10.1007/s10955-015-1221-1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Macroscopically measurable force induced by temperature discontinuities at solid-gas interfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Itami and Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 89 号: 5
  • DOI: 10.1103/physreve.89.052106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finite size effects in a mean-field kinetically constrained model: dynamical glassiness and quantum criticality (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nemoto, Vivien Lecomte, Shin-ichi Sasa and Frédéric van Wijland
  • 雑誌名: Journal of Statistical Mechanics 巻: P10001 号: 10 ページ: P10001-P10001
  • DOI: 10.1088/1742-5468/2014/10/p10001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonequilibrium dissipation-free transport in F1-ATPase and the thermodynamic role of asymmetric allosterism (2014)
  • 著者名/発表者名: Kyogo Kawaguchi, Shin-ichi Sasa, and Takahiro Sagawa
  • 雑誌名: Biophysical Journal 巻: 106 号: 11 ページ: 2450-2457
  • DOI: 10.1016/j.bpj.2014.04.034
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Universal expression for adiabatic pumping in terms of nonequilibrium steady states (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoko Nakagawa
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 90 号: 2
  • DOI: 10.1103/physreve.90.022108
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Possible extended forms of thermodynamic entropy (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Stat.Mech. 巻: 2014 号: 1 ページ: P01004-P01004
  • DOI: 10.1088/1742-5468/2014/01/p01004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calculation of 1RSB transition temperature of spin glass models on regular random graphs under the replica symmetric ansatz (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Ueda, Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Stat.Mech. 巻: 2014 号: 2 ページ: P02005-P02005
  • DOI: 10.1088/1742-5468/2014/02/p02005
  • NAID: 120005625615
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computation of Large DeViation Statistics via Iterative Measurement-and-Feedback Procedure (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nemoto Shinichi Sasa
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 112 号: 9
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.090602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Derivation of Hydrodynamics from the Hamiltonian Description of Particle Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 112 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.100602
  • NAID: 120005466628
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jamming transition in kinetically constrained models with the parity symmetry (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Ohta and Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Stat. Phys 巻: 155 号: 5 ページ: 827-827
  • DOI: 10.1007/s10955-014-0978-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of the low-temperature properties of a simplified protein model (2014)
  • 著者名/発表者名: Johannes-Geert Hagmann, Naoko Nakagawa, Michel Peyrard
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 89 号: 1
  • DOI: 10.1103/physreve.89.012705
  • 査読あり
• [学会発表] 熱伝導と気液転移が出会うとき １９世紀科学から２１世紀科学への展開 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 第15回京都大学福井謙一記念研究センターシンポジウム
• [学会発表] ゆらぎの理論と構造の理論 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] 熱伝導下気液転移への線形応答理論からのアプローチ (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] 平衡状態の特徴づけと熱力学第２法則 (2017)
  • 著者名/発表者名: S.-I.Sasa
  • 学会等名: 日本物理学会春季大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Thermodynamic entropy as a Noether invariant (2017)
  • 著者名/発表者名: S.-I.Sasa
  • 学会等名: Ｔhe Ｂerkeley Ｓtat. Ｍech. Ｍeeting
  • 発表場所: カリフォルニア大学バークレー校
  • 年月日: 2017-01-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A survey of achievements:Theory of fluctuation and structure (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: ゆらぎと構造の協奏 第4回領域研究会
• [学会発表] 多様なエントロピーのひろがりとつながり (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 大阪大学理学研究科 第22回南部コロキウム
• [学会発表] Thermodynamic entropy as a Noether invariant (2017)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 学会等名: Frontiers of Quantum and Mesoscopic Thermodynamics 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 熱伝導下における気液相転移の大域熱力学3 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一、中川尚子
  • 学会等名: 日本物理学会2017秋季大会
• [学会発表] Liquid-gas transitions in steady heat conduction (2017)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa、Naoko Nakagawa
  • 学会等名: East Asia Seminars on Statistical Physics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thermal pure state path integral and emergent symmetry (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 日本大学 素粒子論セミナー講演
• [学会発表] Liquid-gas transitions in steady heat conduction (2017)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa、Naoko Nakagawa
  • 学会等名: 新学術国際会議 ゆらぎと構造の協奏2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Liquid-gas transitions in steady heat conduction (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 大阪大学理学研究科 秋・冬学期集中講義
• [学会発表] Thermodynamic entropy as a Noether invariant (2016)
  • 著者名/発表者名: S.-I.Sasa
  • 学会等名: 9th Dynamics Days Asis Pacific
  • 発表場所: 香港浸会大学・香港科技大学
  • 年月日: 2016-12-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ネーター不変量としての熱力学エントロピーⅡ (2016)
  • 著者名/発表者名: S.-I.Sasa
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Thermodynamic entropy as a Noether invariant (2016)
  • 著者名/発表者名: S.-I.Sasa
  • 学会等名: STATPHYS26
  • 発表場所: リヨン・フランス
  • 年月日: 2016-07-18
  • 国際学会
• [学会発表] Thermodynamic entropy as a Noether invariant (2016)
  • 著者名/発表者名: S.-I.Sasa
  • 学会等名: The 7th KIAS Conference on Statistical Physics
  • 発表場所: ソウル・韓国
  • 年月日: 2016-07-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synergy of Randomness and Symmetry (2016)
  • 著者名/発表者名: S.-I. Sasa
  • 学会等名: ゆらぎと構造の協奏 第3回領域研究会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2016-06-17
  • 招待講演
• [学会発表] Replica symmetry breaking of in trajectories of a driven Brownian particle (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 学会等名: 第３回統計物理に関する東アジアジョイントセミナー
  • 発表場所: ソール、韓国
  • 年月日: 2015-10-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Large deviation functions and fluctuation relations in nonequilibrium systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 学会等名: 6th Bangalore School on Statistical Physics (a joint ICTS-RRI program)
  • 発表場所: The International Centre for Theoretical Sciences(ICTS) , India
  • 年月日: 2015-07-06 – 2015-07-11
  • 招待講演
• [学会発表] Large deviation functions and fluctuation relations in non-equilibrium systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa,
  • 学会等名: 統計物理に関する学校 IV
  • 発表場所: バンガロール、インド
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Non-equilibrium statistical mechanics from large deviation theory (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 学会等名: Statistical mechanics and computation of large deviation rate functions
  • 発表場所: Centre Blaise Pascal, France
  • 年月日: 2015-06-16 – 2015-06-19
  • 招待講演
• [学会発表] Non-equilibrium statistical mechanics from large deviation theory (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 学会等名: 統計力学と大偏差レート関数の計算に関する国際会議
  • 発表場所: リヨン、フランス
  • 年月日: 2015-06-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A fresh look at hydrodynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 学会等名: 第１１３回統計力学に関する国際会議
  • 発表場所: ラトガース、アメリカ
  • 年月日: 2015-05-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A fresh look at hydrodynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 学会等名: 113th Statistical Mechanics Conference
  • 発表場所: Rutgers University, U.S.America
  • 年月日: 2015-05-11
  • 招待講演
• [学会発表] Collective dynamics from non-equilibrium identies (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 学会等名: Kyoto Winter School
  • 発表場所: Kyoto University
  • 年月日: 2015-02-10 – 2015-02-12
  • 招待講演
• [学会発表] 小さなシステムのゆらぎと情報のダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 西宮湯川記念科学セミナー
  • 発表場所: 西宮市フレンテホール, 兵庫県
  • 年月日: 2014-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] 可逆な力学世界における不可逆性の創発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 第８回物性科学領域横断研究会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2014-11-22
  • 招待講演
• [学会発表] Computation of large deviation statistics via iterative measurement-and-feedback prodecure (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nemoto, Shin-ichi Sasa
  • 学会等名: NITheP Workshop
  • 発表場所: Stellenbosch University, South Africa
  • 年月日: 2014-11-04
  • 招待講演
• [学会発表] Computation of Large Deviation Statistics via Iterative Measurement-and-Feedback Procedure (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nemoto, Shin-ichi Sasa
  • 学会等名: Workshop in YITP: Thermodynamics
  • 発表場所: Kyoto University
  • 年月日: 2014-09-17
  • 招待講演
• [学会発表] Computation of Large Deviation Statistics via Iterative Measurement-and-Feedback Procedure (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nemoto
  • 学会等名: Workshop:Glassy Systems and Constrained Stochastic Dynamics
  • 発表場所: Warwick university,England
  • 年月日: 2014-06-10
  • 招待講演
• [学会発表] Macroscopically measurable motion of heat-conducting solid (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Itami
  • 学会等名: 11th International Meeting on Thermodiffusion
  • 発表場所: (Bayonne),France
  • 年月日: 2014-06-03
• [学会発表] 非平衡ゆらぎの普遍性と特異性
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会シンポジウム「量子・生命・ソフトマターにおける動的ゆらぎの普遍法則の現在と未来」
  • 発表場所: 東海大学
  • 招待講演
• [学会発表] ハミルトン方程式から流体方程式へ
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] 非平衡系の定常分布によるポンピングの定式化
  • 著者名/発表者名: 中川尚子
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] 環境と相互作用しながら外場で駆動される粒子の運動論的温度
  • 著者名/発表者名: 青柳達也、中川尚子
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [学会発表] 温度勾配を持つ1次元格子系における相加性の検討
  • 著者名/発表者名: 千葉義之、中川尚子
  • 学会等名: 日本物理学会第６９回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
• [備考] 京都大学大学院理学研究科 物理学第1教室 佐々グループ 論文・出版物
  • URL: http://www.ton.scphys.kyoto-u.ac.jp/nonlinear/sasa/publication_j.html
• [備考] 佐々グループの論文・出版物
  • URL: http://www.ton.scphys.kyoto-u.ac.jp/nonlinear/sasa/publication_j.html